JP2938768B2 - 古紙再生用脱墨剤 - Google Patents
古紙再生用脱墨剤Info
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- Y02W—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
- Y02W30/00—Technologies for solid waste management
- Y02W30/50—Reuse, recycling or recovery technologies
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Description
時に用いられる脱墨剤に関する。更に詳しくは新聞、雑
誌等のフロテーション法及びフロテーション/洗浄コン
ビネーションシステムで脱墨処理を行うに際し、高白色
度のそして低残インクの高品質再生パルプを得る事の出
来る脱墨剤に関する。
れて来ているが、特に最近はパルプ資源の不足やその価
格の高騰、更にはゴミ対策、森林資源保護といった観点
からもその有効利用は益々重要性を帯びて来ている。そ
の強まるニーズに応えるように脱墨パルプの高度利用技
術開発に拍車がかかっている。一方、最近の古紙は印刷
技術、印刷方式、印刷インキ成分の変化により、脱墨と
いう点から見れば一層険しい状況になってきている。
ため、装置へも改良が加えられて来ている。例えば、タ
ワーの設置による高濃度熟成処理、物理力によってより
一層インク剥離を促進させるためのディスパーザー、ニ
ーダーの導入、更には高濃度パルパーの設置等が挙げら
れる。そのため剥離したインクが微細化し、よりインク
捕集性の強い脱墨剤のニーズが言われている。また、フ
ロテーターにおいても、インクの除去効率を高めた高気
泡型フロテーターの導入が盛んになりつつあり、そのた
め操業性の面で泡切れ性の高い脱墨剤のニーズが生じて
いる。
するため用いられている薬剤としては、苛性ソーダ、珪
酸ソーダ、炭酸ソーダ、リン酸ソーダ等のアルカリ剤、
過酸化水素、次亜硫酸塩、次亜塩素酸塩等の漂白剤、E
DTA、DTPA等の金属イオン封鎖剤と共に、脱墨剤
が用いられる。
ルホン酸塩、高級アルコール硫酸エステル塩、α−オレ
フィンスルホン酸塩、ジアルキルスルホサクシネート等
の陰イオン活性剤、高級アルコール、アルキルフェノー
ル及び脂肪酸のエチレンオキシド付加物、アルカノール
アマイド類等の非イオン活性剤が単独又は2種以上配合
されて使用されて来た。
て、インク捕集剤として最強で泡切れ性の良好な脂肪酸
石鹸または脂肪酸(系内のアルカリ剤により石鹸とな
る)が見直されつつある。
酸を用いた技術としては、インク捕集剤として最強で泡
切れ性の良好な飽和脂肪酸石鹸または飽和脂肪酸(系内
のアルカリ剤により石鹸となる)とインク剥離剤あるい
は起泡剤との組み合わせが特開昭50−142804号、特開昭
61−186592号、特開昭62−250291号に開示されており、
脂肪酸とアルコールのアルキレンオキサイド付加物の併
用または配合物によるインク剥離性アップ、インク捕集
性アップによる再生パルプの高品質化をうたっている。
いてなんら記載がなく、市場で実際使用されている固体
のステアリン酸等の飽和脂肪酸を単に混合しただけでは
常温では脂肪酸が析出分離する。また併用添加の場合、
飽和脂肪酸は常温では固体のため操作性が悪く実際に使
用する場合は50℃以上の加温設備あるいは石鹸製造設備
等の特別な添加設備が必要となりエネルギーを多く消費
し、操作性が悪いといった欠点や脂肪酸が脱墨系内に均
一に混ざらず塊のまま存在する事により製品である再生
紙にまで残ったり脱墨品質の低下を招いたりする欠点を
有していた。
0 号、特開昭63−196789号、特開平1−97289 号、特開
平5−501286号等に開示されている如く脂肪酸を非イオ
ン界面活性剤またはアニオン性界面活性剤の併用での脂
肪酸のO/W型乳化物による上記欠点の改善が知られて
いる。しかしこれらの解決方法でも飽和脂肪酸の欠点を
充分に解決出来ていなく、乳化物の温度変化による安定
性・回復性に問題があった。又、製造時に乳化設備を有
したり、有効成分濃度が低いため製品の輸送費のアップ
の問題もあった。
酸の特性である優れたインク捕集性、インク剥離性、泡
切れ性を損なうことなく、且つ製品形態を液状として操
業性を改善し、しかも再生パルプの脱墨品質を向上する
ような脱墨剤を得ることを目的として鋭意研究した結
果、結晶化抑制剤と脂肪酸混合物とを、非イオン性界面
活性剤に溶解してなる液状組成物がこの目的を達成でき
ることを見出し、本発明を完成するに至った。
(b)脂肪酸混合物を、 (c)非イオン性界面活性剤に溶解
してなる液状組成物からなることを特徴とする古紙再生
用脱墨剤を提供するものである。
(b) 成分の脂肪酸混合物を非イオン性界面活性剤中に可
溶化させるもの、或いは脂肪酸混合物中の脂肪酸が非イ
オン性界面活性剤中で結晶化するのを抑える或いは微細
な結晶のまま結晶の成長を抑える働きをするものをい
う。
(a)〜(c) 成分を含む液状組成物からなるものであり、
溶解した脂肪酸が析出して固化することなく流動性を有
する状態にあるものが特に好ましい。また、脂肪酸が非
イオン性界面活性剤中に非常に微細な粒子として分散し
ている形態のものでも、安定性・流動性が良好で、脱墨
工程において悪影響を及ぼさないものであれば使用でき
る。
オン性界面活性剤中での結晶化抑制作用を持つものであ
り、多価アルコールと脂肪酸とのエステルが好ましい。
多価アルコールとしては、エチレングリコール、プロピ
レングリコール、グリセリン、ポリグリセリン、ソルビ
トール、ソルビタン、ショ糖等が挙げられる。また、脂
肪酸としては、炭素数12〜22の飽和脂肪酸、炭素数16〜
22の不飽和脂肪酸及びこれらの任意の割合の混合物が挙
げられる。脂肪酸の中で飽和脂肪酸はラウリン酸、ミリ
スチン酸、パルミチン酸、ステアリン酸、アラキン酸、
ベヘニン酸等があげられる。また不飽和脂肪酸ではパル
ミトレイン酸、オレイン酸、エライジン酸、リノール
酸、リノレン酸、エルカ酸、リシノール酸等が挙げられ
る。
成する多価アルコール部分は、グリセリン、ジグリセリ
ン又は水酸基価から算出した平均重合度2〜10で好まし
くは4〜10であるポリグリセリン(炭素数9〜90のポリ
グリセリン)が好ましい。また、多価アルコール脂肪酸
エステルを構成する脂肪酸は総炭素数10〜24の飽和又は
(ポリ)不飽和脂肪酸で、単一の脂肪酸を使用するより
も混合脂肪酸を使用する方が好ましい。更に好ましくは
パルミチン酸、ステアリン酸を必須とした飽和脂肪酸に
オレイン酸、リノール酸等の不飽和脂肪酸の混合であ
る。
ステル化度は、30〜100 %、好ましくは60〜100 %が良
い。
使用されるが、インク捕集作用と泡切れ作用を持つ飽和
脂肪酸が使用され、中でも総炭素数8〜24、特に総炭素
数12〜18の飽和脂肪酸が好ましく、具体的にはカプリル
酸、カプリン酸、ラウリン酸、ミリスチン酸、パルミチ
ン酸、ステアリン酸等が挙げられる。特に炭素数14〜18
の飽和脂肪酸を必須とする脂肪酸混合物を用いるのが好
ましい。
(融点;JIS K −0065)が10〜50℃範囲、好ましくは20
〜45℃の範囲にあるものが良い。このタイター範囲内で
あれば不飽和脂肪酸、重合脂肪酸、樹脂酸を含んでも良
い。
しては、インク剥離作用を持ち、脱墨剤として認識され
るものが使用される。上記した(a) 成分の結晶化抑制剤
も非イオン性界面活性剤の一種ではあるが、これらはイ
ンク剥離作用がなく、脱墨剤として通常使用されてはお
らず、(c) 成分の非イオン性界面活性剤とは区別され
る。非イオン性界面活性剤としては、活性水素を有する
アルコール類、アミド類もしくは脂肪酸類に炭素数2〜
4のアルキレンオキサイドをランダム付加あるいはブロ
ック付加して得られる化合物又はそれらの脂肪酸エステ
ル化物が好ましい。具体的には以下のようなものが挙げ
られる。
の第1級もしくは第2級アルコールのアルキレンオキサ
イド付加物又は総炭素数8〜12のアルキルフェノールの
アルキレンオキサイド付加物 構成アルコールとしては、ミリスチルアルコール、ステ
アリルアルコール好ましい。また、アルコールに付加す
るアルキレンオキサイド(以下、AOと略記する)は、エ
チレンオキサイド(以下、EOと略記する)、プロピレン
オキサイド(以下POと略記する)、ブチレンオキサイド
が挙げられ、特にEOを必須とするのが望ましい。AOの付
加モル数は、アルコール又はアルキルフェノール1モル
に対し3〜200 モル、特に10〜80モルが好ましく、この
範囲において特にインク剥離性が良好で液状化が容易な
非イオン性界面活性剤が得られる。付加形態はランダム
付加またはブロック付加どちらでも良い。
の高級脂肪酸のAO付加物 かかる高級脂肪酸としては、飽和脂肪酸はラウリン酸、
ミリスチン酸、パルミチン酸、ステアリン酸、アラキン
酸、ベヘニン酸等が挙げられる。また不飽和脂肪酸では
パルミトレイン酸、オレイン酸、エライジン酸、リノー
ル酸、リノレン酸、エルカ酸、リシノール酸等が挙げら
れる。またAOの種類及び付加モル数は上記と同様であ
る。
1級又は第2級アミンのAO付加物 かかるアミンとしては、2−エチルヘキシルアミン、ジ
2−エチルヘキシルアミン、ラウリルアミン、ジラウリ
ルアミン、テトラデシルアミン、ジテトラデシルアミ
ン、ヘキサデシルアミン、ジヘキサデシルアミン、ステ
アリルアミン、ジステアリルアミン、オレイルアミン、
ジオレイルアミン等が挙げられる。またAOの種類及び付
加モル数は上記と同様である。
肪酸とグリセリンとのエステルからなる油脂と2〜10価
の多価アルコールとの混合物のAO付加物 脂肪酸としては上記(2) で例示したものが挙げられる。
2〜10価の多価アルコールとしては、エチレングリコー
ル、プロピレングリコール、グリセリン、ポリグリセリ
ン、ソルビトール、ソルビタン、ショ糖等が挙げられ
る。またAOの種類及び付加モル数は上記と同様である。
墨剤として好適な性質を持つものであれば使用できる。
また非イオン性界面活性剤はデービス(Davies)氏による
HLBが2〜12、特に3〜10の範囲のものが好ましい。
物と(c) 非イオン性活性剤の好適な比率は重量比で(b)
/(c) =5/95〜40/60、好ましくは10/90〜30/70の
範囲である。この範囲より脂肪酸混合物が増えると製品
形態が固化・分離して液状化が困難となり、またインク
剥離性が低下する傾向が生ずる。また、この範囲より脂
肪酸混合物が少ないとインキ捕集性、泡切れ性が悪くな
る。
状組成物を調製する際に、水を添加することにより脂肪
酸の溶解を促進することができる。ただし、水の量が多
過ぎると液状組成物が増粘したり固化したりすることが
あるため、水の量は液状組成物中40重量%以下とする必
要があり、好ましくは5〜20重量%である。
分及び(b) 成分を(c) 成分に溶解させた液状組成物から
なるものであり、その製造方法は限定されないが、各成
分を一括で仕込み一旦(b) 成分の脂肪酸混合物の融点以
上に加熱して混合し、充分脂肪酸を溶解させた後、常温
付近まで冷却する方法が一般的である。本発明の脱墨剤
は、常温で脂肪酸の結晶が析出せず、しかも温度変化に
よる分離・固化或いは結晶の析出が生じない。
化指数が0.8〜1.2、好ましくは0.9〜1.1 の範囲にある
ことが望ましい。ここで「液状化指数」とは次の方法で
算出されるものである。まず、結晶化抑制剤と脂肪酸混
合物を非イオン性界面活性剤に溶解させた液状組成物を
調製し、適当な円筒容器に入れ常温で一定期間静置後、
その上部1/10(体積基準)の液と下部1/10(体積基
準)の液を採取し、それぞれの酸価( JIS K-3504)を測
定する。その値から、〔上部の酸価〕/〔下部の酸価〕
の比を求めこれを液状化指数とする。液状化指数が1に
近づくほど均一な溶解(場合によっては分散)状態にあ
ることを意味する。
程、ニーダー処理工程、熟成タワー工程及びフロテーシ
ョン処理工程の何れかもしくは各工程への分割添加して
もよいが、古紙離解工程、ニーダー処理工程等の高い剪
断力を有する場所へ添加した場合が最も効果が高い。そ
の添加量は原料古紙に対して0.05から1.0 重量%が好ま
しい。
来から一般に用いられている公知の脱墨剤、例えば高級
アルコール硫酸塩、ポリオキシアルキレン高級アルコー
ル硫酸塩、アルキルベンゼンスルホン酸塩等と併用する
ことも可能である。
リンと炭素数16〜18の高級脂肪酸のエステル (b) 成分(脂肪酸混合物):C14の飽和脂肪酸及び C16
の飽和脂肪酸及び C18の飽和脂肪酸からなる脂肪酸混合
物 (c) 成分(非イオン界面活性剤):炭素数16〜18の高級
アルコールにエチレンオキサイド、プロピレンオキサイ
ドをブロック或いはランダムに付加させた非イオン界面
活性剤又は炭素数16〜18(カルボキシル基を除く部分)
の高級脂肪酸にエチレンオキサイド、プロピレンオキサ
イドをブロック或いはランダムに付加させた非イオン界
面活性剤である組み合わせである。この場合において
(a) 成分は 0.1〜10重量%、(b) 成分は10〜30重量%、
(c) 成分は60〜90重量%の割合で組成物中に配合され
る。この場合が最も脱墨効果に優れる。
誌、上質古紙、OA古紙、あるいはオフセットインキ、
凸版インク、トナーインク等で印刷された各種印刷古紙
等から剥離したインクの除去する能力に優れ、高白色度
で低残インクの高品質の再生パルプを得ることが可能と
なる。また泡切れ性に優れているため脱墨工程での泡ト
ラブルが無く、更に飽和脂肪酸をそのまま使用する場合
に比べ室温で液状品のためハンドリングに優れ、特殊な
添加設備、加温設備が必要なく安定した操業性を可能に
するといった優れた特徴を有している。
はこれらの実施例に限定されるものではない。
加物
オン性界面活性剤を用いる。 RCOO(EO)25(PO)10H 〔R =C18/C18F1の脂肪酸残基(20/80%)、HLB=8.
7〕。
オン性界面活性剤を用いる。 RO(PO)5(EO)5(PO)5H 〔R =C16/C18(20/80%)、HLB=0.7〕。
オン性界面活性剤を用いる。 RCOO(EO)40H 〔R =C18/C18F1の脂肪酸残基(20/80%)、HLB=15.
1〕。
を用いる。 グリセリンジ脂肪酸エステル C18/C18F1(45/55%) 。
を用いる。 ショ糖トリ脂肪酸エステル C16 /C18 /C18F1(45/11/43%) 。
用いる。
和脂肪酸を、また「CnF1」は炭素数nで不飽和結合を1
つ有する不飽和脂肪酸を意味する。
〜7の脱墨剤は、上記の成分を一括で仕込み、約60℃ま
で昇温しながら2枚羽根のDCスターラーにて均一溶解
した後、攪拌を続け約30℃まで冷却して調製した。ま
た、比較例8の脱墨剤は、上記の成分を一括で仕込み、
約80℃まで昇温しながら、2枚羽根のDCスターラーに
て均一乳化した後、攪拌を続け約30℃まで冷却して調製
した。比較例8の脱墨剤は乳化物の形態であった。
上記で得られた脱墨剤の静置安定性及び回復性を以下の
方法により評価した。
後の形態の安定性を評価した。その結果を表1に示す。
表中の記号は以下の意味である。 液状変化無 : ◎ 結晶析出 : △ 固化又は分離: ×
のインキュベーターで24時間放置後の形態の回復性を評
価した。 高温:60℃のインキュベーターで24時間放置後、30℃の
インキュベーターで24時間放置後の形態の回復性を評価
した。
以下の意味である。 液状変化無 : ◎ 結晶析出 : △ 固化又は分離: ×
ほとんど脂肪酸の結晶析出が無い(脂肪酸が溶解した)
状態が、温度変化に対しても安定である事がわかる。こ
れに対して、比較例1〜6は常温でも結晶が析出してい
る。比較例8は乳化状態で静置安定性は高いが、温度変
化によって著しく不安定となる。
て、以下の脱墨試験を実施し、脱墨性能を比較した。
×5cmに細断後卓上離解機に入れ、そこに苛性ソーダ1
%(対原料)、硅酸ソーダ3%(対原料)、30%過酸化
水素3%(対原料)、脱墨剤を有効成分換算で 0.4%
(対原料)、および水を加え、パルプ濃度5%、40℃で
10分間離解した。40℃にて60分間熟成を行った後、水を
加えてパルプ濃度を1%とし、30℃にて10分間フロテー
ション処理を施した。フロテーション後のパルプスラリ
ーを10%濃度まで濃縮後、水を加えて1%濃度に再び戻
し、タッピシートマシンにてパルプシートを作製し通風
乾燥した。
面積率を測定した。また、脂肪酸(石鹸)の残存を確認
した。なお、白色度は測色色差計により測定し、残イン
ク面積率は画像解析装置(×100 倍)にて測定し、残イ
ンクの面積率(%)を求めた。その結果を表3に示す。
想定し、比較例1の処方で脂肪酸を固形(フレーク状)
で添加して上記の同様の脱墨処理を行なったものであ
る。
性とインク剥離性が有り脱墨品質に優れている事が判
る。比較例1〜6は脱墨剤の不均一な状態を有している
ので脱墨性能が劣っている。また、比較例7は安定性は
比較的良好であったが、インク凝集性に乏しくフロテー
ターの起泡性が少なかったためインクの除去性が悪い。
比較例8はインク剥離性が悪かったため残インク面積率
が劣っている。また、比較例9(従来法)は脂肪酸(石
鹸)が最後まで残っており、脂肪酸がうまく系中に混ざ
らなかったため脱墨品質が劣っている。
法で脱墨剤を調製し、実施例1〜6と同様の評価を行っ
た。その結果を表4〜6に示す。
キシドランダム付加物(EO=70モル、PO=40モル、HLB
=6.0〕 実施例7 ・脂肪酸混合物 :20重量% C14/C16/C18(50/25/25) ・非イオン性界面活性剤 :78重量% 牛脂/ソルビトール(1/0.5 モル比)のアルキレンオ
キシドランダム付加物(EO=70モル、PO=40モル、HLB
=6.0〕 ・結晶化抑制剤 : 2重量% ヘキサグリセリンテトラ脂肪酸エステル C16/C18/C18F1(35/55/10%) 。
肪酸エステル〔 C14/C16 /C18 /C18F1(10/15/25/
50%) 〕に変更し、それ以外は実施例7と同様の組成と
する。
エステル〔 C12/ C14/C16(60/25/15) 〕に変更し、
それ以外は実施例7と同様の組成とする。
に変更し、それ以外は実施例2と同様の組成とする。 RO(PO)5(EO/PO)(15/5)(EO)5(PO)10H〔R=C18 、HLB=
4.0〕。
Claims (17)
- 【請求項1】 (a) 結晶化抑制剤と (b)脂肪酸混合物
を、 (c)非イオン性界面活性剤に溶解してなる液状組成
物からなることを特徴とする古紙再生用脱墨剤。 - 【請求項2】 前記液状組成物の液状化指数が 0.8〜1.
2 の範囲にある請求項1記載の古紙再生用脱墨剤。 - 【請求項3】 (a) 結晶化抑制剤が、少なくとも1種以
上の多価アルコール脂肪酸エステルである請求項1又は
2記載の古紙再生用脱墨剤。 - 【請求項4】 前記多価アルコール脂肪酸エステルが、
グリセリン、ジグリセリン又は炭素数9〜90のポリグリ
セリンと、総炭素数12〜22の飽和脂肪酸又は総炭素数16
〜22の不飽和脂肪酸とのエステルである請求項3記載の
古紙再生用脱墨剤。 - 【請求項5】 前記多価アルコール脂肪酸エステルが、
ショ糖と総炭素数12〜22の飽和脂肪酸又は総炭素数16〜
22の不飽和脂肪酸とのエステルである請求項3記載の古
紙再生用脱墨剤。 - 【請求項6】 前記多価アルコール脂肪酸エステルが、
ソルビタンと総炭素数12〜22の飽和脂肪酸又は総炭素数
16〜22の不飽和脂肪酸とのエステルである請求項3記載
の古紙再生用脱墨剤。 - 【請求項7】 前記多価アルコール脂肪酸エステルが、
ソルビトールと総炭素数12〜22の飽和脂肪酸又は総炭素
数16〜22の不飽和脂肪酸とのエステルである請求項3記
載の古紙再生用脱墨剤。 - 【請求項8】 (a) 結晶化抑制剤を、(b) 脂肪酸混合物
と(c) 非イオン性活性剤の総量に対して0.05〜20重量%
含有することを特徴とする請求項1〜7の何れか1項記
載の古紙再生用脱墨剤。 - 【請求項9】 (b) 脂肪酸混合物が、総炭素数8〜24の
飽和脂肪酸からなる請求項1〜8の何れか1項記載の古
紙再生用脱墨剤。 - 【請求項10】 (b) 脂肪酸混合物が、総炭素数14〜18
の飽和脂肪酸を必須として含有する請求項1〜9の何れ
か1項記載の古紙再生用脱墨剤。 - 【請求項11】 (c) 非イオン性界面活性剤が、活性水
素を有するアルコール類、アミド類もしくは脂肪酸類に
炭素数2〜4のアルキレンオキサイドをランダム付加あ
るいはブロック付加して得られる化合物又はそれらの脂
肪酸エステル化物を含む請求項1〜10の何れか1項記載
の古紙再生用脱墨剤。 - 【請求項12】 (c) 非イオン性界面活性剤が、総炭素
数10〜24の飽和もしくは不飽和の第1級もしくは第2級
アルコールのアルキレンオキサイド付加物又は総炭素数
8〜12のアルキルフェノールのアルキレンオキサイド付
加物を含む請求項1〜10の何れか1項記載の古紙再生用
脱墨剤。 - 【請求項13】 (c) 非イオン性界面活性剤が、総炭素
数10〜24の飽和もしくは不飽和の高級脂肪酸のアルキレ
ンオキシド付加物を含む請求項1〜10の何れか1項記載
の古紙再生用脱墨剤。 - 【請求項14】 (c) 非イオン性界面活性剤が、総炭素
数8〜36の飽和又は不飽和の第1級又は第2級アミンの
アルキレンオキサイド付加物を含む請求項1〜10の何れ
か1項記載の古紙再生用脱墨剤。 - 【請求項15】 (c) 非イオン性界面活性剤が、総炭素
数8〜24の飽和又は不飽和の脂肪酸とグリセリンとのエ
ステルからなる油脂と2〜10価の多価アルコールとの混
合物のアルキレンオキサイド付加物を含む請求項1〜10
の何れか1項記載の非イオン性界面活性剤。 - 【請求項16】 (b) 脂肪酸混合物と(c) 非イオン性活
性剤の重量比が(b)/(c) =5/95〜40/60である請求
項1〜16の何れか1項記載の古紙再生用脱墨剤。 - 【請求項17】 請求項1〜16の何れか1項記載の液状
組成物と、該液状組成物に対して40重量%以下の水とか
らなる古紙再生用脱墨剤。
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1994
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